Bilan thermique climatisation : calcul rapide des charges CVC
Une estimation rapide pour l'avant-projet, le chiffrage et l'apprentissage du CVC. Le type de local et la surface donnent les charges sensible et latente, le FCS du local et le débit d'air soufflé ; « Ouvrir dans le diagramme de l'air humide » trace dans le calculateur le point du local, la droite de FCS et le point extérieur.
Base de calcul
Les charges du local sont des sommes de ratios par poste ; la charge due à l'air neuf est le même calcul psychrométrique que la carte d'évolution du calculateur. Le refroidissement compte positivement la chaleur à extraire, le chauffage la chaleur à fournir.
| Poste | Équation | Remarques · base |
|---|---|---|
| Personnes | qs = N·s, ql = N·l | s et l tirés du tableau des personnes ci-dessous (W par personne). N = densité × A / 100, ou un nombre de personnes |
| Éclairage, équipements | q = L·A, q = E·A | Tout est sensible et immédiat (sans foisonnement ni inertie). Les ratios sont des valeurs indicatives |
| Enveloppe (simplifiée) | q = U·Ae·(t_o − t_r) + S·A | Transmission d'après le seul écart de température sèche ; apports solaires et autres en une valeur par surface au sol. Le chauffage utilise U·Ae·(t_r − t_o) |
| Débit d'air neuf | Q = (Rp·N + Ra·A)/Ez × 3,6 | Méthode des débits de ventilation de l'ASHRAE 62.1. Ez tiré du tableau d'efficacité de distribution d'air de la zone (62.1) : 1,0 par défaut en refroidissement (soufflage d'air frais en plafond), 0,8 en chauffage (soufflage d'air chaud en plafond, reprise en plafond). Ou Q = n·A·H, ou une valeur directe |
| Chaleur sensible de l'air neuf | qs = ṁ·(1,006 + 1,86 W_o)·(t_o − t_r) | ṁ = Q / (3600·v_o) au volume massique extérieur ; même définition que la carte d'évolution (extérieur → local) |
| Chaleur latente de l'air neuf | ql = ṁ·(h_o − h_r) − qs | Totale moins sensible (comme dans la carte d'évolution) ; eau ṁ·(W_o − W_r) |
| FCS du local | FCS = Σqs / (Σqs + Σql) | Charges du local seulement, sans air neuf ; c'est ce qui trace la droite de FCS sur le diagramme |
| Débit d'air soufflé (refroidissement) | ṁ_s = q_r / (h_r − h_s), Q_s = ṁ_s·v_s | t_s = t_r − ΔT ; l'état de soufflage rend le FCS soufflage → local égal au FCS du local (comme dans le panneau de refroidissement du calculateur) |
| Débit d'air soufflé (chauffage) | ṁ_s = q_r / ((1,006 + 1,86 W_s)·ΔT) | t_s = t_r + ΔT, W_s = W_r (comme dans le panneau de chauffage du calculateur) |
| Unités | 1 TR = 3,517 kW, 1 kcal = 4,1868 kJ | Tonne de réfrigération américaine, calorie IT |
Apports thermiques des occupants (ASHRAE Fundamentals, chapitre 18, tableau 1)
Valeurs ajustées pour une répartition normale d'hommes, de femmes et d'enfants dans un local à 24 °C (W par personne, faible vitesse d'air). Dans un local plus chaud, le même total se déplace vers la chaleur latente. La valeur du restaurant inclut la chaleur des aliments. Les éditions diffèrent légèrement ; vérifiez donc celle que vous utilisez.
| Activité | Application typique | W sensible | W latent |
|---|---|---|---|
| Assis au théâtre | Théâtre | 65 | 30 |
| Assis, travail très léger | Bureaux, hôtels, appartements | 70 | 45 |
| Travail de bureau modérément actif | Bureaux, hôtels, appartements | 75 | 55 |
| Debout, travail léger ; marche | Grand magasin, commerce de détail | 75 | 55 |
| Marche, station debout | Pharmacie, banque | 75 | 70 |
| Travail sédentaire (restaurant) | Restaurant | 80 | 80 |
| Travail léger à l'établi | Usine | 80 | 140 |
Débits d'air neuf (ASHRAE 62.1, tableau 6-1)
Débits d'air neuf par personne et par surface, et densité d'occupation par défaut, issus de la méthode des débits de ventilation. Le débit d'air neuf de la zone respirable Vbz = Rp·Pz + Ra·Az est divisé par Ez, tiré du tableau d'efficacité de distribution d'air de la zone (62.1) (1,0 pour un soufflage d'air frais en plafond, 0,8 pour un soufflage d'air chaud en plafond avec reprise en plafond ; le calculateur part de 1,0 en refroidissement et 0,8 en chauffage, et l'on peut choisir l'un ou l'autre). Les valeurs changent selon les éditions ; vérifiez celle qui s'applique. Les débits d'air requis par la réglementation locale ne sont pas inclus, faute de pouvoir vérifier ici les textes sources.
| Occupation | Rp L/s·personne | Ra L/s·m² | Densité /100 m² | m³/h par personne |
|---|---|---|---|---|
| Espace de bureaux | 2.5 | 0.3 | 5 | 30.6 |
| Salle de conférence / réunion | 2.5 | 0.3 | 50 | 11.2 |
| Vente (commerce) | 3.8 | 0.6 | 15 | 28.1 |
| Salles de restaurant | 3.8 | 0.9 | 70 | 18.3 |
| Salles de classe (9 ans et plus) | 5 | 0.6 | 35 | 24.2 |
| Salle de cours magistral | 3.8 | 0.3 | 65 | 15.3 |
Valeurs de départ par type de local
Seules les valeurs dont la colonne base indique une source sont sourcées ; les valeurs marquées « indicatif » sont des valeurs de départ généreuses qui n'ont pas pu être vérifiées auprès d'une source. Saisissez les vôtres.
| Type de local | Occupants, chaleur | Air neuf | Éclairage, équipements W/m² |
|---|---|---|---|
| Bureau | 5 pers./100 m² (62.1), 75/55 W | Rp 2.5, Ra 0.3 (62.1) | 10 · 15 (indicatif) |
| Salle de réunion | 50 pers./100 m² (62.1), 70/45 W | Rp 2.5, Ra 0.3 (62.1) | 10 · 5 (indicatif) |
| Commerce (vente) | 15 pers./100 m² (62.1), 75/55 W | Rp 3.8, Ra 0.6 (62.1) | 15 · 5 (indicatif) |
| Restaurant (salle) | 70 pers./100 m² (62.1), 80/80 W | Rp 3.8, Ra 0.9 (62.1) | 12 · 10 (indicatif) |
| Salle de classe | 35 pers./100 m² (62.1), 70/45 W | Rp 5, Ra 0.6 (62.1) | 10 · 5 (indicatif) |
| Logement (appartement) | 4 personnes (indicatif), 70/45 W | 0.5 vol/h (indicatif, selon la réglementation locale) | 6 · 5 (indicatif) |
| Salle serveurs | 2 personnes (indicatif), 70/45 W | 100 m³/h (indicatif) | 10 · 500 (indicatif) |
Limites de la méthode rapide
Cette méthode additionne des ratios par poste ; elle ne calcule donc ni les apports solaires (orientation, heure, protections du vitrage), ni le déphasage dû à l'inertie des parois et du local, ni l'heure de pointe, ni les infiltrations, ni les apports des gaines et des ventilateurs, ni le post-chauffage, ni les coefficients de sécurité. Utilisez-la pour un premier dimensionnement, un chiffrage et l'apprentissage ; avant de choisir les équipements, faites un bilan thermique détaillé (HAP, TRACE et autres programmes utilisant la méthode RTS de l'ASHRAE).
Le chauffage ignore les apports internes et solaires et ne compte que la transmission par l'enveloppe et l'air neuf, ce qui reste du côté sécuritaire. L'humidification ne concerne que l'air neuf ; l'eau dégagée dans le local (par les personnes, etc.) n'est pas comptée.
Exemple détaillé
Bureau de 100 m², local à 26 °C et 50 %, extérieur à 32 °C et 60 %, densité de 5 pour 100 m², soit 5 personnes, travail de bureau modérément actif 75/55 W, éclairage 10, équipements 15 et apports solaires 20 W/m², U 1,0 W/(m²·K) × 50 m², air neuf 62.1 (2,5 × 5 + 0,3 × 100) × 3,6 = 153 m³/h, écart de soufflage 10 K.
Local : personnes 0,375/0,275 kW, éclairage 1,000, équipements 1,500, enveloppe 1,0 × 50 × 6 = 0,300, apports solaires 2,000 kW, donc sensible 5,175, latente 0,275, FCS = 5,175 / 5,450 = 0,950.
Air neuf : W_o 18,033, W_r 10,496 g/kg, h_o 78,37, h_r 52,91 kJ/kg, v_o 0,8895 m³/kg, donc ṁ = 153 / (3600 × 0,8895) = 0,04778 kg/s, sensible 0,04778 × 1,0395 × 6 = 0,298 kW, totale 0,04778 × 25,45 = 1,216 kW, latente 0,918 kW, eau 1,30 kg/h.
Total : sensible 5,473, latente 1,193, totale 6,666 kW = 1,90 TR = 5 732 kcal/h. Soufflage à 16 °C et 10,282 g/kg, ṁ = 5,450 / (52,91 − 42,12) × 3600 = 1 817 kg/h, soit 1 513 m³/h (le raccourci ρ = 1,2, cp = 1,006 : 5,175 kW / (1,2 × 1,006 × 10) donne 1 543 m³/h, soit 2 % d'écart).
L'écart de 2 % vient du fait que le raccourci fixe ρ·cp à 1,2 kg/m³ et 1,006 kJ/(kg·K) ; ce calcul utilise la chaleur massique de l'air humide 1,006 + 1,86·W (1,025) et le volume massique de soufflage (0,833 m³/kg par kg d'air sec).
Sources
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), chapitre 18, Nonresidential Cooling and Heating Load Calculations, tableau 1 : apports thermiques des occupants selon l'activité
- ANSI/ASHRAE Standard 62.1, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality : tableau 6-1 des débits minimaux de ventilation, tableau d'efficacité de distribution d'air de la zone (Ez)
- Réglementation locale du bâtiment : taux minimal de renouvellement d'air (à vérifier selon le pays d'implantation)
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), chapitre 1, Psychrometrics : équations de l'air humide (moteur de calcul)
Questions fréquentes
Comment calcule-t-on le bilan thermique de climatisation ?
On additionne la charge sensible du local (personnes, éclairage, équipements, transmission par l'enveloppe, apports solaires) et sa charge latente (personnes), puis la charge due à l'air neuf pour amener l'air extérieur aux conditions du local. Ce calculateur remplit chaque poste à partir d'un préréglage de type de local et de la surface, réparti en sensible et latent en kW, TR et kcal/h. Les effets horaires du soleil et de l'inertie ne sont pas modélisés.
Comment trouve-t-on le débit d'air soufflé ?
Une formule rapide : débit (m³/h) = sensible du local (kW) × 3 600 ÷ (1,2 × 1,006 × écart de température de soufflage). 10 kW et 10 K donnent environ 2 980 m³/h. Le calculateur obtient la même grandeur plus exactement à partir de la différence d'enthalpie et du volume massique du point de soufflage sur la droite de FCS du local.
Comment convertir une charge frigorifique en kW en tonnes ou en kcal/h ?
1 tonne américaine = 3,517 kW et 1 kW = 860 kcal/h ; 35 kW font donc environ 9,95 tonnes ou 30 100 kcal/h. Les tableaux complets et la tonne japonaise se trouvent sur https://psychart.kr/fr/tools/units/rt-kw/
Dernière mise à jour : 2026-10-12.